Исследование проясняет природу малоизученной структуры сперматозоида, давая ключ к пониманию бесплодия

Исследователи из Университета штата Мичиган раскрыли загадку малоизученной структуры сперматозоида — цитоплазматической капли (cytoplasmic droplet, CD). CD представляет собой расширенную цитоплазму (водянистое, гелеобразное содержимое клетки, окруженное мембраной), расположенную рядом с головкой, в области шейки сперматозоида у всех млекопитающих, включая человека. Эта новая генетическая модель — первая в своем роде.

Несмотря на то, что CD была открыта более 100 лет назад, из-за отсутствия молекулярных и генетических инструментов для её изучения оставалось неясным, как она формируется и какую функцию выполняет.

Ученые часто игнорировали её, но теперь это невозможно, — заявил Чэнь Чэнь, доцент кафедры зоотехники и программы репродуктивных и эволюционных наук.

«Наше новое исследование на мышах показывает, что CD действительно является активно формирующейся органеллой, специально предназначенной для регуляции созревания сперматозоидов и фертильности, — сказал Чэнь. — Она действует как "складское помещение", где упаковываются критически важные белки, необходимые для функции сперматозоида, перед его долгим путешествием к яйцеклетке».

Чэнь и его команда обнаружили новую систему транспорта белков в развивающемся сперматозоиде, которая активно доставляет необходимые белки через мелкие мембранные везикулы к CD — «складу» сперматозоида. Этот процесс контролируется геном SYPL1. Белок SYPL1 находится на этих мембранных везикулах и играет ключевую роль в их направлении к CD. Можно представить эти везикулы как грузовики, доставляющие белковые "грузы" на склад сперматозоида.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Чэнь отметил, что при удалении гена SYPL1 у мышей эта транспортная система разрушается, и важные метаболические ферменты и белки не доставляются в CD, в результате чего она остается пустой, без везикул. Как следствие, без основного содержимого CD мутантные сперматозоиды теряют подвижность и способность справляться с осмотическими изменениями — они изгибаются, что приводит к бесплодию.

«Это исследование представляет собой прорыв в понимании формирования CD и её потенциальной функции, — сказал Чэнь. — На клеточном уровне оно помогает нам осознать, что существует специализированная система транспорта белков, активно доставляющая "грузы" в CD для будущего использования сперматозоидом в его путешествии к яйцеклетке.

В основе это открытие изменит ошибочное представление людей об этой загадочной структуре сперматозоида. Оно откроет новые направления для исследований CD как биомаркера фертильности у людей и животных и, возможно, для нацеливания на этот новый путь в целях контроля над рождаемостью».